電鍍廢水處理及回用工程實(shí)例

董建威，司馬衛(wèi)平

（四川理工學(xué)院建筑工程學(xué)院，四川自貢643000）

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電鍍廢水處理及回用工程實(shí)例

董建威，司馬衛(wèi)平

（四川理工學(xué)院建筑工程學(xué)院，四川自貢643000）

采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應(yīng)器（MBR）+過(guò)濾+反滲透（RO）組合工藝，對(duì)某電鍍企業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理和回用。首先通過(guò)混凝沉淀、生化和過(guò)濾去除重金屬、有機(jī)物和懸浮物，然后利用RO系統(tǒng)去除剩余的有機(jī)物和鹽分。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，RO淡水水質(zhì)可滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，RO濃水水質(zhì)達(dá)到了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）表2中的新建企業(yè)水污染物排放限值。

電鍍廢水處理；膜生物反應(yīng)器；反滲透；回用

電鍍行業(yè)是當(dāng)今全球三大污染行業(yè)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電鍍廠家如今已發(fā)展到1萬(wàn)余家，每年排放電鍍廢水約40億t。由于電鍍廢水中含有重金屬，不能被其他任何手段所分解和破壞，無(wú)法改變其物理和化學(xué)形態(tài)，因此電鍍廢水中的重金屬為“永久性污染物”，加上電鍍工藝中加入各種化工原材料，電鍍廢水給周?chē)h(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重污染〔1〕。

本項(xiàng)目采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應(yīng)器（MBR）+過(guò)濾+反滲透（RO）組合工藝，對(duì)某電鍍企業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理和回用，RO淡水水質(zhì)可滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，RO濃水水質(zhì)達(dá)到了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）表2中的新建企業(yè)水污染物排放限值。

1　工程概況

某汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)企業(yè)主要生產(chǎn)汽車(chē)高強(qiáng)度螺栓等。本項(xiàng)目電鍍廢水來(lái)自其生產(chǎn)車(chē)間排出的脫脂廢水、酸堿綜合廢水、含磷廢水和清洗廢水等，廢水排放量為200 t/d，主要包括鋅、鎳、鉻、磷、陰離子表面活性劑（LAS）、油脂等污染物，該廢水具有重金屬含量高、成分復(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

經(jīng)過(guò)處理后的回用水要求達(dá)到COD≤30mg/L、電導(dǎo)率≤40μS/cm、硬度≤10mg/L、pH 6～9的指標(biāo)。該項(xiàng)目2014年7月份開(kāi)始設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試，歷時(shí)6個(gè)月，直至2015年1月份完成環(huán)保驗(yàn)收，筆者作為項(xiàng)目主要參與人員，負(fù)責(zé)工藝設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。

2　廢水處理工藝流程

電鍍廢水具有水質(zhì)成分復(fù)雜、重金屬濃度高、毒性大、可生化性差等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)此類(lèi)廢水的主要處理及回用方法有：物化法、生物法、化學(xué)氧化和膜法等〔2-5〕。

工程采用圖1所示工藝流程。

圖1　工藝流程

該電鍍廢水污染物種類(lèi)主要包括重金屬、懸浮物、有機(jī)物，因此考慮將該廢水收集后經(jīng)pH調(diào)整后混凝沉淀，出水入水解酸化池提高廢水的可生化性，然后通過(guò)膜生物反應(yīng)器（MBR），利用生物代謝作用去除其中的有機(jī)物，出水經(jīng)砂濾器、炭濾器、螯合樹(shù)脂、保安過(guò)濾器和RO系統(tǒng)進(jìn)一步深度處理后回用，為確?；赜盟|(zhì)達(dá)到回用要求，RO系統(tǒng)部分淡水返回到前面以稀釋RO進(jìn)水，RO系統(tǒng)淡水直接回用于生產(chǎn)，RO系統(tǒng)濃水達(dá)標(biāo)排放。

3　主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備

（1）調(diào)節(jié)池。在該池設(shè)置液位控制器3套，設(shè)提升泵2臺(tái)，1用1備；通過(guò)液位控制提升泵，高位啟動(dòng)，低位停止，超低位報(bào)警。設(shè)水力攪拌系統(tǒng)，進(jìn)一步進(jìn)行廢水的均質(zhì)均量。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP，工藝尺寸6 000mm×4 000mm×5 000mm，有效容積108m3，有效停留時(shí)間13.0 h。

（2）pH調(diào)整池。在該池加入堿調(diào)節(jié)pH到適合混凝沉淀的范圍內(nèi)，該池設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置1套，pH控制器1套。堿加藥量受pH控制，由pH控制器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)做FRP防腐。工藝尺寸1 700mm×1 700mm×3500mm，有效容積8.7m3，有效停留時(shí)間1.0 h。

（3）混凝反應(yīng)池。投加重金屬捕捉劑二硫代胺基甲酸鹽類(lèi)衍生物（DTC類(lèi)）和助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）并機(jī)械攪拌。重金屬捕捉劑是一種能與重金屬離子強(qiáng)力螯合的化工藥劑，其在常溫和很寬的pH條件范圍內(nèi)均能與廢水中的Ni2+、Zn2+、Cr3+等各種重金屬離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并在短時(shí)間內(nèi)迅速生成不溶性、低含水量、容易沉淀去除的絮狀物質(zhì)；PAM則通過(guò)吸附架橋作用將前面生成的小顆粒沉淀物凝結(jié)形成大顆粒絮體，以增強(qiáng)絮體的沉降性能。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)做FRP防腐。設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置2套。工藝尺寸1 700mm×1 700mm× 3 500mm，有效容積8.7m3，有效停留時(shí)間1.0 h。

（4）沉淀池。采用斜板沉淀池，該池處理能力大，處理效率高，停留時(shí)間短，占地面積小。經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)的廢水進(jìn)入該池，在重力作用下進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入下一道工序，沉淀的泥渣進(jìn)入污泥池做進(jìn)一步處理。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸1700mm×3400mm×4 000mm，表面負(fù)荷為1.4m3/（m2·h），有效容積16.8m3，有效停留時(shí)間2.0 h。

（5）水解酸化池。池內(nèi)設(shè)有2臺(tái)1.5 kW的潛水?dāng)嚢铏C(jī)，令活性污泥與廢水充分混合。為了增加污泥與廢水的接觸面積，提高酸化效果，在水解池放置軟性填料，水解酸化池的溶解氧維持在0.5mg/L。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸4 000mm×8 000mm× 4 500mm，有效容積128m3，有效停留時(shí)間15.4 h。

（6）膜生物反應(yīng)器。經(jīng)過(guò)水解酸化處理后的廢水進(jìn)入好氧池，好氧工藝采用膜生物反應(yīng)器，該處理單元主要由膜組件、膜架、膜出水泵和鼓風(fēng)機(jī)以及相應(yīng)清洗系統(tǒng)組成。MBR膜組件材質(zhì)為偏氟乙烯材質(zhì)的中空纖維膜，型號(hào)FP-AII15，膜孔徑為0.25～0.35μm，每片面積20 m2，設(shè)計(jì)膜通量為10 L/（m2·h），共42片；膜架為不銹鋼材質(zhì)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為8.3 m3/h，24 h連續(xù)運(yùn)行。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸4 000mm×6 000mm×4 500mm，有效容積96m3，有效停留時(shí)間11.5 h。

（7）中間水箱。經(jīng)過(guò)前道處理后的廢水排放到中間水箱儲(chǔ)存，中間水箱設(shè)有一個(gè)20m3的PE桶，設(shè)提升泵2臺(tái)，1用1備。通過(guò)液位控制提升泵，高位啟動(dòng)，低位停止，超低位報(bào)警。

（8）砂濾器。廢水中粒徑較小的顆粒物等在砂濾器內(nèi)通過(guò)過(guò)濾去除，以保證后續(xù)處理工藝的正常運(yùn)行。由于過(guò)濾器的濾料工作一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生污染物的積聚，因此需要定期對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，保證其工作質(zhì)量。而反沖洗水將回到一級(jí)沉淀池進(jìn)行重新處理。砂濾器自動(dòng)反沖洗，每套設(shè)氣動(dòng)閥6個(gè)。砂濾器凈空尺寸D 1200mm×1500mm，過(guò)濾速度7.4m/h，每天1次反沖洗，反沖洗歷時(shí)8min，濾層分兩層，共1.2m高，下層放高0.1m、粒徑1.72～4.75mm的精制石英砂，上層放高1.1m、粒徑0.19～0.36mm的精制石英砂。

（9）炭濾器?；钚蕴窟^(guò)濾器主要是利用含碳量高、分子質(zhì)量大、比表面積大的活性炭顆粒對(duì)水中雜質(zhì)進(jìn)行物理吸附以達(dá)到水質(zhì)要求。當(dāng)水流通過(guò)活性炭的孔隙時(shí)，各種懸浮顆粒、有機(jī)物、重金屬等污染物在范德華力的作用下被吸附在活性炭孔隙中；同時(shí)，吸附于活性炭表面的氯（次氯酸）在炭表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，被還原成氯離子，從而有效地去除了氯，確保出水余氯小于0.1mg/L，滿足反滲透膜的運(yùn)行條件。炭濾器凈空尺寸D 1 200mm×1 500mm，過(guò)濾速度7.4m/h，濾層高度1.2m，投放1.2 t果殼活性炭。

（10）螯合樹(shù)脂塔。廢水中的鋅、鎳、鉻等重金屬離子經(jīng)過(guò)上述混凝沉淀、砂濾器、炭濾器處理后，絕大多數(shù)都已得到有效去除，為保證這些重金屬離子濃度降到較低濃度，本工程設(shè)置了螯合樹(shù)脂塔吸附殘留的重金屬離子。樹(shù)脂塔凈空尺寸D 1 000mm× 1 500mm，樹(shù)脂層高度1.2m，投放英國(guó)漂萊特S930螯合樹(shù)脂1.2 t，設(shè)計(jì)再生周期為3～5 d，設(shè)樹(shù)脂再生系統(tǒng)1套。

（11）保安過(guò)濾器。保安過(guò)濾器以去除濁度1度以上的細(xì)小微粒來(lái)滿足后續(xù)工序?qū)M(jìn)水的要求；本方案中設(shè)有5μm過(guò)濾器截留上述過(guò)濾器的穿透物來(lái)保護(hù)RO膜。保安過(guò)濾器規(guī)格10芯×1 000mm，材質(zhì)為304不銹鋼。濾芯規(guī)格5μm×1 000mm（10芯）。

（12）RO系統(tǒng)。主要由RO膜元件、高壓泵、加藥系統(tǒng)、PLC自控系統(tǒng)等組成。RO膜元件為聚酰胺抗污染反滲透膜，型號(hào)BW30-365-FR，共9支。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為8.3 m3/h，24 h連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)水率為60%。設(shè)阻垢劑加藥系統(tǒng)和反滲透清洗裝置1套。RO系統(tǒng)的進(jìn)水條件是反滲透膜SDI小于5。

4　工程應(yīng)用情況

該廢水處理及回用設(shè)備自2014年12月正式投入實(shí)際應(yīng)用以來(lái)，各處理工藝段運(yùn)行情況如表2所示。

表2　各處理工藝段水質(zhì)情況表

由表2可以看出，RO系統(tǒng)出水水質(zhì)完全可以達(dá)到生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，RO系統(tǒng)產(chǎn)水率為60%，剩余30%的RO濃水達(dá)標(biāo)排放，該企業(yè)每天節(jié)省了120 t新鮮自來(lái)水，節(jié)能減排效果明顯。

5　處理成本分析

該工程實(shí)際運(yùn)行一年多來(lái)，處理水量為200 t/d，處理成本主要包括：電費(fèi)2.36元/t，藥劑費(fèi)2.25元/t，人工費(fèi)1.43元/t，共計(jì)成本為6.04元/t。

6　結(jié)論

（1）采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應(yīng)器（MBR）+過(guò)濾+反滲透（RO）組合工藝進(jìn)行電鍍廢水深度處理及回用，RO系統(tǒng)出水水質(zhì)可以達(dá)到生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，RO濃水經(jīng)收集后達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）表2中的新建企業(yè)水污染物排放限值。

（2）組合工藝系統(tǒng)對(duì)廢水中的污染物具有較高的去除率，產(chǎn)水率為60%，當(dāng)進(jìn)水COD 1 596～1 872 mg/L時(shí)，出水COD 7～9mg/L，對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)到99.4%～99.6%，脫鹽率為99.2%～99.4%，對(duì)重金屬的去除率達(dá)到97.8%～99.9%，對(duì)總磷的去除率達(dá)到98.2%～99.4%。

（3）該工程處理廢水量為200m3/d，工程總投資為186萬(wàn)元，一次性投資較高。設(shè)備總裝機(jī)功率約為75 kW，正常運(yùn)行功率為45 kW，在未考慮設(shè)施大修費(fèi)和設(shè)備折舊的情況下，日常運(yùn)行成本為6.04元/t。

［1］樓永通，宋偉華，羅菊芬，等.1200m3/d電鍍廢水膜法回收工程［J］.膜科學(xué)與技術(shù)，2004，24（5）：43-46.

［2］王樂(lè)譯，李文國(guó)，王炳厚.膜法處理電鍍廢水［J］.水處理技術(shù)，2012，38（7）：131-132.

［3］李景杰.電鍍廢水化學(xué)法綜合處理及回用工程［J］.水處理技術(shù)，2013，39（12）：132-135.

［4］張立，羅儒顯.混合電鍍廢水的處理及其回用［J］.工業(yè)水處理，2008，28（7）：81-82.

［5］銀玉容，肖凱軍，施召才，等.抗污染膜在電鍍廢水回用中的應(yīng)用［J］.電鍍與環(huán)保，2009，29（3）：40-42.

［作者簡(jiǎn)介］2016-04-09（修改稿）

Case study on the treatmentand reuse of wastewater from electrop lating enterprises

Dong Jianwei，SimaWeiping
（Instituteof Architectureand Engineering，Sichuan University of Scienceand Engineering，Zigong643000，China）

Theadvanced treatmentand reuseof the industrialwastewater from electroplating enterprisesby the combined process，coagulation precipitation+hydrolytic acidification+MBR（membrane bioreactor）+filtration+RO have been implemented.Firstly，through coagulation precipitation，biochemical method and filtration，heavy metals，organic substances，and suspended solids can be removed.Then，the residual organic substances and salts can be removed by the RO system.The actual operation results show that the water quality of the RO fresh water canmeet the requirements for industrialuse in enterprises，and thewaterquality ofdensewater canmeet the requirements for the discharge limit value ofwater pollutants specified in Table 2 of the Discharge Standard of Pollutants from Electroplating Enterprises（GB 21900—2008）.

electroplatingwastewater treatment；membranebioreactor；reverseosmosis；reuse

X703

A

1005-829X（2016）07-0101-03

董建威（1975—），碩士，講師。電話：13990089616，E-mail：1844255@qq.com。通訊作者：司馬衛(wèi)平，副教授。電話：13558579305，E-mail：smwp0814@126.com。